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专利号: 2024101944964
申请人: 青岛科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种相机辅助标定方法,其特征在于,包括:

获取相机初始内参数;

根据标定板利用仿真技术确定标定板的标定姿态;

根据所述标定板的标定姿态利用构造矩阵进行坐标系转换,得到像平面坐标系下的顶点坐标;所述构造矩阵是通过所述相机初始内参数确定的;所述构造矩阵包括模型矩阵、投影矩阵和观察矩阵;

根据所述像平面坐标系下的顶点坐标进行虚拟标定信息渲染得到渲染结果;

根据所述渲染结果对相机进行标定,得到相机标定结果;

根据所述标定板的标定姿态利用构造矩阵进行坐标系转换,得到像平面坐标系下的顶点坐标,具体包括:根据模型矩阵对所述标定板的标定姿态进行转换,得到世界坐标系下的顶点坐标;

利用观察矩阵将世界坐标系下的顶点坐标转换至相机坐标系下;

根据投影矩阵对相机坐标系下的顶点坐标进行二维转换,得到像平面坐标系下的顶点坐标;所述投影矩阵是根据所述相机初始内参数构造的;

根据所述像平面坐标系下的顶点坐标进行虚拟标定信息渲染得到渲染结果,具体包括:将所述像平面坐标系下的顶点坐标进行屏幕映射,得到渲染结果;所述渲染结果包括标定板各顶点在渲染窗口中的像素坐标;

所述标定板的标定姿态共11组,确定过程包括:将标定板中心点与相机光轴距光心工作距离处的点重合,标定板中心轴与相机Z轴夹角分别取{0,‑30°,+30°},标定板中心轴与相机X轴夹角分别取{0,‑30°,+30°},得到9组标定姿态;将标定板中心轴和相机光轴重合,标定板平面分别与相机镜头的前景深和后景深面重合,得到2组标定姿态;

所述模型矩阵为:

所述投影矩阵为:

所述观察矩阵为单位阵,使用OpenGL中glm库的LookAt函数计算得到;

所述屏幕映射的方式为:

其中,M表示模型矩阵,R表示旋转矩阵,T表示平移向量,projection表示投影矩阵,fx和fy分别表示x方向和y方向的归一化焦距,cx和cy分别表示主点位置的x坐标和y坐标,w和h分别表示图像在横、纵方向的像素数,f和n分别表示远裁剪面和近裁剪面的位置,(sx,sy)表示标定板顶点在渲染窗口中的像素坐标,(nx,ny)表示像平面坐标系下的顶点坐标,(pixelWidth,pixelHeight)表示屏幕空间ViewPort右上角的像素坐标。

2.根据权利要求1所述的相机辅助标定方法,其特征在于,根据所述渲染结果对相机进行标定,得到相机标定结果,具体包括:将所述标定板与所述渲染结果贴合;

切换不同标定板姿态并采集标定板图像;

根据所述标定板图像进行相机标定,得到相机标定结果。

3.一种相机辅助标定系统,其特征在于,包括:

获取模块,用于获取相机初始内参数;

仿真模块,用于根据标定板利用仿真技术确定标定板的标定姿态;

坐标系转换模块,用于根据所述标定板的标定姿态利用构造矩阵进行坐标系转换,得到像平面坐标系下的顶点坐标;所述构造矩阵是通过所述相机初始内参数确定的;所述构造矩阵包括模型矩阵、投影矩阵和观察矩阵;

渲染模块,用于根据所述像平面坐标系下的顶点坐标进行虚拟标定信息渲染得到渲染结果;

标定模块,用于根据所述渲染结果对相机进行标定,得到相机标定结果;

坐标系转换模块具体包括:

世界坐标系转换单元,用于根据模型矩阵对所述标定板的标定姿态进行转换,得到世界坐标系下的顶点坐标;

相机坐标系转换单元,用于利用观察矩阵将世界坐标系下的顶点坐标转换至相机坐标系下;

二维转换单元,用于根据投影矩阵对相机坐标系下的顶点坐标进行二维转换,得到像平面坐标系下的顶点坐标;所述投影矩阵是根据所述相机初始内参数构造的;

渲染模块具体包括:

渲染单元,用于将所述像平面坐标系下的顶点坐标进行屏幕映射,得到渲染结果;所述渲染结果包括标定板各顶点在渲染窗口中的像素坐标;

所述标定板的标定姿态共11组,确定过程包括:将标定板中心点与相机光轴距光心工作距离处的点重合,标定板中心轴与相机Z轴夹角分别取{0,‑30°,+30°},标定板中心轴与相机X轴夹角分别取{0,‑30°,+30°},得到9组标定姿态;将标定板中心轴和相机光轴重合,标定板平面分别与相机镜头的前景深和后景深面重合,得到2组标定姿态;

所述模型矩阵为:

所述投影矩阵为:

所述观察矩阵为单位阵,使用OpenGL中glm库的LookAt函数计算得到;

所述屏幕映射的方式为:

其中,M表示模型矩阵,R表示旋转矩阵,T表示平移向量,projection表示投影矩阵,fx和fy分别表示x方向和y方向的归一化焦距,cx和cy分别表示主点位置的x坐标和y坐标,w和h分别表示图像在横、纵方向的像素数,f和n分别表示远裁剪面和近裁剪面的位置,(sx,sy)表示标定板顶点在渲染窗口中的像素坐标,(nx,ny)表示像平面坐标系下的顶点坐标,(pixelWidth,pixelHeight)表示屏幕空间ViewPort右上角的像素坐标。

4.根据权利要求3所述的相机辅助标定系统,其特征在于,标定模块具体包括:贴合单元,用于将所述标定板与所述渲染结果贴合;

切换单元,用于切换不同标定板姿态并采集标定板图像;

标定单元,用于根据所述标定板图像进行相机标定,得到相机标定结果。

5.一种电子设备,其特征在于,包括:

一个或多个处理器;

存储装置,其上存储有一个或多个程序;

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至2中任意一项所述的方法。

6.一种计算机存储介质,其特征在于,其上存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至2中任意一项所述的方法。